Identification of Variable Loads

The measurement of live (or in-field) deformations and also in the laboratory, has allowed the identification of the variables responsible for fatigue. The germinal but complete work is due to Wohler, [7], who developed a system for the measurement of flexural and torsional deformations on railway axles. Figure7.1 shows the initial page of the first scientific document on fatigue. The method is very ingenuous and original and its principles are essentially unchanged today [8]:

• The device for measuring and recording the flexural and torsional deformations consists of leverages connected with the wheels that move an index with a sharp pin that, during rotation in real service conditions, leaves a trace of the wheel-plane deformation on a zinc plate. This deformation is proportional to the instantaneous axle bending that, in this way, is recorded, Fig. 7.2 on the left side.

• A similar device, based on a rigid tube coaxial to the axle, records the relative rotation between the two wheels mounted on the same axle, Fig. 7.2 on the right.

cher sich leicht um die Achse drehen lafstj derselhe ist mit dem Arm f an das eine Rad О so befestigt, dafs der ganze Cylinder, also auch der am andern Ende angebrachle Arm g, sich mit diesem Rade bewegt. Wenn also eine Verdrehung der Achse stattflndet, wird dieser Arm g eich gegon das an- dere Rad 0, entsprechend verschieben. Derselbe tragt einen Zapfen Л, um den sich ein Zeiger drebt, dessen eines Ende c mittelst eines Zwischenstiicks mit dem Rade 0, verbunden ist, so dafs, wenn der Arm g sich verschiebt, das zweite, mit ei­nem Reifeer versehene Zeiger-Ende к auf einer an den Arm befestigten Zinkplatte einen Rifs macht, dessen Lange der Ver­schiebung und auch der Grofse dcr Verdrehung der Achse pro­portional ist.

Die einem bestimmten Zeiger — Aussehlag entsprechende Torsionskraft wurde durch angebraehte Hebei und Gewichte gemessen; da aber wahrend der Fahrt die Verdrehung der Achse so stattfindet, dafs sowohl das eine als das andere Rad voreilt, erfolgt der Zeiger-Aussehlag nach beiden Rich — tungen und ist mithin bei gleicher Kraftwirkung doppelt so grofs, als bei der mittelst Ilebel und Gewicht nur in einem Sinne hervorgebrachten Verdrehung.

Der Appurat an der Achse von 3f Zoll Durchmesser ist so construirt, dafs 1 Zoll Zeiger-Anssehlag einer Bewegung von 0,32i Zoll am Umfange des Rades von 36} Zoll Durch­messer entspricht; gegen die normale Lage des Rades betragt also die Grofse der Bogen-Abweiehung 0,160 Zoll, oder der Tor6ionswinkel 30 Minuten.

Zu einer solcben Verdrehung ist eine am Umfange des Rades wirkende Kraft von 18^ Ctr. erforderlich.

Bei dem Apparat der Achsen von 5 Zoll Durchmesser in der Nabe, deren Rader 36f Zoll Durchmesser haben, ist auf і Zoll Zeiger-Aussehlag die Bewegung am Umfange des Ra­des = 0,22 9 Zoll, die Abweichung gegen die normale Lage also 0,ii-i Zoll, und der Torsionswinkel = 21 Minuten. Um eine solcbe Verdrehung hervorzuhringen, ist eine am Umfange des Rades wirkende Kraft von 44 Ctr. erforderlich,

Auifiihrung der Verfluche.

Die Achsen von gleichem Durchmesser mit den Vorrieh — tungen zum Меэаеп der Biegung uud zum Messen der Torsion wurden unter je einen Wagen gebracht, und diese dann dem Betriebe fibergeben. Die Wagen wurden nach zuruckgelegter Fahrtonr nicht gedreht, so dafs also abwechselnd jede der bei­den Versuchs-Achsen Vorder — und Hinter-Achse war.

Die Versuche sind sowohl mit secherfidrigen als mit vier — radrigen Wagen ausgefuhrt; von letzteren konnten sowohl be — deckte als offene genommen werden. Die Wagen gingen, zwei Falle ansgenommen, nur in Giiterzugen.

Fiir jede Reise sind neue Zinkplatten am Reifser-Apparat 42[50]

641 Wohler, Versuche iiber Biegung und Verdrehung von Eisenbahnwagen-Achsen wahrend der Fahrt 642

Fig. 7.1 First page of the famous Wohler paper of 1858 on strain measurements on railway axles

Identification of Variable Loads

Fig. 7.2 Original Wohler’s drawing with the devices for measuring and recording flexural and torsional deformations of a railway axle. A sharp pin generates a scratch on a zinc plate, proportional to the instantaneous bending or to the torsional deformations

Identification of Variable Loads

Fig. 7.3 Device to measure the six forces and moments transmitted by a ski boot to a ski

Identification of Variable Loads

Fig. 7.4 Example of a recording of in-field loads: three forces Fx, Fy, Fz transmitted by a ski boot to a ski

Updated: 2 сентября, 2015 — 11:06 дп